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Uma nova abordagem de imagem pode ajudar a acelerar o desenvolvimento de novos tratamentos para doenças oculares
Os pesquisadores desenvolveram um método simples e rápido para realizar a optoretinografia, uma técnica de imagem que mede a atividade funcional induzida pela luz na retina do olho, a rede de neurônios na parte posterior do olho responsável por detectar a luz e iniciar a visão. As doenças da retina, como a degeneração macular e a retinopatia diabética, afectam mais de 50% das pessoas nos Estados Unidos com mais de 60 anos. Estas doenças afectam a função da retina de uma forma que reduz a visão e, se não forem tratadas, podem levar à cegueira. A nova abordagem poderá ajudar a acelerar o desenvolvimento de novos tratamentos para doenças oculares. O …
Uma nova abordagem de imagem pode ajudar a acelerar o desenvolvimento de novos tratamentos para doenças oculares
Os pesquisadores desenvolveram um método simples e rápido para realizar a optoretinografia, uma técnica de imagem que mede a atividade funcional induzida pela luz na retina do olho, a rede de neurônios na parte posterior do olho responsável por detectar a luz e iniciar a visão. As doenças da retina, como a degeneração macular e a retinopatia diabética, afectam mais de 50% das pessoas nos Estados Unidos com mais de 60 anos. Estas doenças afectam a função da retina de uma forma que reduz a visão e, se não forem tratadas, podem levar à cegueira. A nova abordagem poderá ajudar a acelerar o desenvolvimento de novos tratamentos para doenças oculares.
A optoretinografia normalmente utilizava equipamentos muito caros que exigiam a operação de vários especialistas, ao mesmo tempo em que produziam enormes quantidades de dados que exigiam extensos recursos computacionais. Encontramos uma maneira de torná-lo mais barato e mais rápido.”
Ravi Jonnal, líder da equipe de pesquisa, Universidade da Califórnia, Davis
Jonnal e colegas relatam sua nova abordagem, que eles chamam de optoretinografia baseada em velocidade, na Optica, a revista de pesquisa de alto impacto do Optica Publishing Group. Eles também demonstram a capacidade do método de medir a resposta da retina em três voluntários saudáveis.
"Embora a optoretinografia baseada na velocidade possa fornecer aos médicos informações mais precisas e precoces sobre a perda de função da retina, é mais provável que seu primeiro impacto real seja na aceleração de ensaios clínicos para novos tratamentos para doenças da retina", disse Jonnal, que realizou algumas das primeiras medições optoretinográficas quando era estudante de graduação no laboratório de Don Miller na Universidade de Indiana. “Se pudermos ver se a função da retina está a melhorar ou a deteriorar-se mais rapidamente do que com testes tradicionais, como gráficos oftalmológicos, isto irá acelerar significativamente o desenvolvimento de tratamentos.”
Rastreando mudanças de forma
A optoretinografia detecta mudanças sutis na forma dos neurônios que produzem ou transmitem sinais na retina. Até agora, Jonnal e outros pesquisadores usaram óptica adaptativa e tomografia de coerência óptica (OCT) para visualizar e rastrear esses neurônios no olho vivo e em movimento, depois aplicaram algoritmos de correção de movimento para estabilizar as imagens e extrair a resposta funcional. Este processo caro e demorado requer a resolução e o rastreamento da localização de características individuais da célula e o uso desses locais para determinar se a célula mudou de forma.
“Se usarmos um de nossos sistemas de óptica adaptativa para realizar medições optoretinográficas, o experimento pode facilmente levar meio dia e resultar em um terabyte de dados para processar”, disse Jonnal. “O processamento dos dados para extrair um sinal funcional levará pelo menos mais um ou dois dias.”
Para evitar a necessidade de resolver e rastrear neurônios individuais, Jonnal e colegas queriam ver se poderiam, em vez disso, medir a velocidade, ou taxa, na qual os neurônios da retina se movem uns em relação aos outros. “Acreditávamos que mesmo que a localização das características variasse de célula para célula, a velocidade com que elas se moviam umas em relação às outras estaria altamente correlacionada entre as células”, disse Jonnal. “Isso acabou sendo verdade.”
Medindo neurônios em movimento
Para realizar a optoretinografia baseada na velocidade, os pesquisadores desenvolveram uma nova câmera OCT que permite que um único operador capture imagens de mais locais na retina do que é possível com outras abordagens de optoretinografia.
Os pesquisadores demonstraram sua nova técnica coletando medidas de três voluntários saudáveis. Eles conseguiram coletar dados de cada paciente em apenas dez minutos e processar esses dados e disponibilizar os resultados em 2 a 3 minutos. Eles mostraram que as respostas optoretinográficas funcionais medidas com a abordagem simples foram escalonadas com a dose de estímulo luminoso utilizada e que a resposta dose-estímulo foi reprodutível dentro e entre voluntários.
Eles estão agora planejando experimentos destinados a demonstrar a sensibilidade da técnica às disfunções relacionadas à doença. Jonnal também está trabalhando com médicos da Universidade da Califórnia, em Davis, para usá-lo em imagens de pacientes e para ajudar a interpretar resultados de testes de terapias com células-tronco e tratamentos de terapia genética para doenças hereditárias da retina. Os pesquisadores também gostariam de aplicar a nova abordagem da optoretinografia a modelos animais de doenças da retina.
Fonte:
Referência:
Vienola, KV, et al. (2022) Optoretinografia baseada em velocidade para aplicações clínicas. Óptica. doi.org/10.1364/OPTICA.460835.
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